基于信息量法对桑日县危险性综合分区及地灾评估

2024-01-01欧家婷高悦恒吕宁宁吕岩缤曾祥宇蒋鑫

农业灾害研究 2024年6期

摘要：桑日县位于青藏高原东南部，地势北高南低，山高谷宽，地形复杂，活动断层众多，因此地质灾害频繁发生。为了更好地评估地质灾害风险，考虑坡度、坡向、降水量、土地利用率、与水系的距离以及道路的远近等因素，建立了危险性综合分区评估模型。研究显示，陡峭的斜坡和复杂的地质构造是地质灾害发生的主要原因，而活动断层附近的灾害尤为突出。根据评估结果，将桑日县的地质灾害危险性区域分为5个等级：极低、低度、中度、高度和极高。这些结果揭示了不同区域地质灾害的分布特征，为预防和管理灾害风险提供了重要的参考依据。

关键词：信息量法；地质灾害；危险性分区

中图分类号：P694 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）06–0-03

地质灾害评估旨在深入了解特定地区可能发生的地质灾害类型和程度，以便制定有效的预防和应对措施。旨在对桑日县的地质灾害的危险性进行综合评估和分区，为科学决策提供支持。通过信息量法分析和综合评估坡度、坡向、降水量、土地利用率、距水系距离以及距道路距离等关键因素，能够量化评估该地区地质灾害的危险程度，并进一步划分出不同的危险性区域。这将有助于更好地认识桑日县的地质灾害风险，为相关决策提供客观依据。

1 研究区环境概况

1.1 地貌环境

在桑日县，滑坡地段斜坡坡度通常超过20°，崩塌和落石地段的斜坡坡度一般超过60°。这里的内部构造复杂，以脆性和韧性断裂构造为主[1]。高耸陡峭的斜坡地形为滑坡、崩塌和泥石流的形成提供了巨大的势能。而地势较高的沟谷地带则有利于大气降水和冰雪融水向低洼地区汇集，成为泥石流的主要形成地带。

1.2 地质构造

桑日县及其周边地区地质构造独特，坐落于青藏高原东南部。这一地区位于喜马拉雅隆起带和雅鲁藏布江缝合带之间，新的构造运动尤为激烈。这种强烈的地壳水平运动导致山体岩层积累了巨大的地应力，形成了强烈的差异性升降运动，造就了复杂的地形和多样的地貌类型。岩层在强烈的挤压下形成断裂和褶皱，活动断层密布，地震频发，部分老断裂重新活跃。在活动性断裂带附近，地质灾害尤为严重。地质构造是引发或加剧地质灾害的重要因素之一。地质构造使岩体形成了极为复杂的软弱结构网，包括断层、节理、劈理、片理、层理、沉积间断面、侵入体与围岩体接触面、岩浆岩的流面等。这些结构为风化侵蚀提供了通道，加速岩石风化，为地质灾害的发生创造了有利条件[2]。

1.3 气象水文

在全球变暖背景下，大气水循环加剧，降水的演变特征表现为局地差异加剧和极端降水增加。桑日县气候具有明显的特点：日照充足，空气稀薄，降水量小，蒸发量大，湿度小，旱、雨季分明，昼夜温差大，无霜期短，多年平均日照时数为2 864 h，日照率达64%，年蒸发量为1 968.7 mm，年平均相对湿度43%。平均大风日数73.8 d，平均大风速20 m/s，年平均风速3.5 m/s。

河谷地带年无霜期150～180 d。冰雹一般一年发生

3次，多的年份可达8次。不同地区多年平均气温-0.6

～8.2 ℃。桑日县城（海拔3 550 m）多年平均气温8.2 ℃，

极端最高气温39.7 ℃，极端最低气温-18.2 ℃。其中大约90%的降水量集中在当年6—9月（雨季），其余10%的降水量则分配到了当年10月至翌年5月，甚至每年1、2、11、12月等往往缺乏降水天气。时常发生跨年度的大旱或因雨季推迟出现的干旱，以及丰水期间歇性的干旱与洪涝灾害。雨季时降水集中，地质灾害大多集中在雨季发生[3]。

桑日县水系发育，雅鲁藏布江从该区中南部流过，区内河流密布、水流湍急，且大部分支流溪短流急，水位暴涨暴跌，落差很大，冲刷切割山体能力极强。主要河流有沃卡河、比把河、曲松河、达西母曲等。区内还广泛分布沟渠、水工建筑物（沃卡三级电站）等和许多高原湖泊。

1.4 灾害分布特征

考虑桑日县所处的地理位置，该地区地质构造活跃，地形起伏显著，降雨量在时间与空间分布上极为不均。区内灾害分布情况如下：

在45处泥石流灾害中，主要集中在S306省道、沃卡河及支流、雅鲁藏布江江北公路山前坡地。其中，沿S306省道发生了12起泥石流灾害，占总数的26.7%；沃卡河和支流发生14起泥石流灾害，占泥石流总数的31.1%；雅鲁藏布江江北公路山前坡地发生了8起泥石流灾害，占总数的17.8%。此外，还有11起泥石流灾害分布在调查区的各条沟谷地带，占总数的24.4%。

滑坡的分布与泥石流的形成相似。它们主要分布在S306省道、沃卡河及其支流、夹叉沟、坡章沟两侧。根据对11处滑坡灾害点的调查，其中沿S306省道发生了2处滑坡，占已发生滑坡总数的18.2%；沃卡及其支流两岸6处，占已发生滑坡总数为54.5%；绒乡夹叉沟2处，占已发生总数的18.2%；坡章沟有1处滑坡，占已发生滑坡总数的9.1%。崩塌主要分布在人类工程活动较频繁的地段，如S306省道、县乡公路、坡体开挖，建房、水库等地段，部分崩塌发生于河谷陡坡地段。

2 评价方法及模型

2.1 信息量法模型的构造

信息量法通过对现有隐患点的信息处理，将各类影响易发性的评价因子的实测数据转化为反映区域稳定性的信息量值，通过其大小来评价各因子与研究目标的关系关联密切程度[4-5]。该方法根据地质灾害的形成条件或诱导因素，基于GIS平台，建立评价模型，确定地质灾害与致灾因子之间的相关性[6]。滑坡灾害的发生受多种因素的共同作用。为了更深入地了解这些因素对滑坡灾害的影响，收集了研究区域内已发生的滑坡灾害数量和相关评价因子数据[7]。对这些评价因子的实测值进行分级量化，以确定它们各自的信息量值。信息量法会独立评估每个评价因子类别对地质灾害事件发生所提供的信息量。具体公式

如下：

I（Xi，L）=ln（1）

式（1）中，I（Xi，L）是评价指标Xi对研究区崩塌灾害危险性提供的信息量，S是研究区内所有灾害的总数量，Si是包含评价指标Xi信息的灾害数量，N是研究区内已知灾害的数量，Ni是包含评价指标Xi信息的已知灾害的数量[8]。

2.2 评价指标的选取

选用研究区82个滑坡灾害点，基于DEM栅格数据，利用ArcGIS将其划分为30 m×30 m栅格作为评价单元。山地灾害的危险性属于其自身的属性，主要受地质、地貌、地震、降雨以及人类活动等因素的影响。选取以下评价因子对灾害进行易发性评价：坡度、坡向、降水量、土地利用率、距水系距离、距道路距离[9]。

基于各因子间的相对重要性，在通过相应的检验后，最终确定了各因子的权重分配如表1所示。

因此，基于信息量法的危险性综合分区评价模型如下：

H区=0.11X1+0.11X2+0.25X3+0.18X4+0.18X5+0.17X6（2）

2.3 危险性综合分区及地灾评估

参考图2～图8所展示的滑坡泥石流危险性分区的6个评价指标的AcrGIS原始图件，根据已建立的滑坡泥石流灾害危险性分区指标和模型，对研究区内的每个栅格进行了危险值的计算。基于前文的分析，采用了常见的五分法对这些危险值进行了分级，从而确定了山地灾害的5个不同危险性等级。

3 结论

研究开展了桑日县地质灾害危险性分区。可以得出以下结论。